KR101981212B1 - Single inductor multiple output direct current-to-direct current converter and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 변환기는 입력 에너지를 저장하는 단일 인덕터, 인덕터의 접지 경로를 제공하는 접지 스위치, 인덕터에 저장된 에너지를 유지하는 인덕터 스위치, 인덕터에 저장된 에너지를 다중 출력으로 전달하는 출력 스위치들, 및 상기 스위치들의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 스위치 컨트롤러는 다중 출력간 간섭을 판단하여 다중 출력 간의 간섭을 줄일 수 있도록, 스위치 제어 신호들을 생성할 수 있다. 본 발명에 의하면, 다중 출력 간의 간섭을 감소시키는 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기를 제공할 수 있다. A converter according to an embodiment of the present invention includes a single inductor that stores input energy, a ground switch that provides a ground path for the inductor, an inductor switch that holds energy stored in the inductor, output switches that transfer energy stored in the inductor to multiple outputs , And a controller of the switches. The switch controller may generate switch control signals to determine interference between multiple outputs to reduce interference between multiple outputs. According to the present invention, it is possible to provide a single inductor multi-output DC-DC converter that reduces interference between multiple outputs.
Description
본 발명은 직류-직류 변환기에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기, 그리고 그것의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC-DC converter, and more particularly, to a single inductor multi-output DC-DC converter and a method of operation thereof.
직류-직류 변환기는 직류 전압을 입력 받아서 출력에서 필요로 하는 안정된 전압으로 승압 혹은 강압시키는 기능을 한다. 최근, 각종 전자 기기들은 기능이 증가하거나, 각각 상이한 전압을 이용하는 다수의 소자가 포함되는 경우가 증가하여, 다중 출력 직류-직류 변환기를 필요로 한다. 다중 출력 직류-직류 변환기는, 다중 인덕터 다중 출력(Multi Inductor Multi Output, MIMO) 직류-직류 변환기, 또는 단일 인덕터 다중 출력(Single Inductor Multi Output, SIMO) 직류-직류 변환기가 존재한다. 다중 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기는 출력 수만큼 인덕터를 사용하므로 면적 및 비용이 증가하는 문제점을 갖는다. The dc-to-dc converter takes the DC voltage and boosts or downsteps the output to the required stable voltage. 2. Description of the Related Art In recent years, various types of electronic devices have increased in function, or include a plurality of devices each using a different voltage, requiring a multiple output DC-DC converter. The multi-output DC-DC converter is a multi-inductor multi-output (MIMO) DC-DC converter, or a single inductor multi-output (SIMO) DC-DC converter. The multi-inductor multi-output dc-to-dc converters use inductors as many as the number of outputs, resulting in an increase in area and cost.
단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기는, 다중 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기에 비해, 단일 인덕터만 사용하여 면적을 줄이고, 비용을 절감할 수 있다. 또한 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기는 웨어러블 디바이스(Wearable Device) 또는 스마트 폰(Smart Phone) 등 배터리를 전원으로 하는 전자 기기에서 필요로 할 수 있다. 전술한 장점에도 불구하고, 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기는 단일 인덕터 사용으로 인하여, 출력간 간섭(Cross Regulation)이 발생하는 문제점을 갖는다.A single inductor multi-output dc-to-dc converter can reduce area and cost by using only a single inductor compared to a multi-inductor multi-output dc-dc converter. In addition, a single inductor multi-output DC-DC converter may be required in a battery-powered electronic device such as a wearable device or a smart phone. Despite the advantages described above, a single inductor multi-output DC-DC converter has a problem that cross regulation between outputs occurs due to the use of a single inductor.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 출력간 간섭을 감소시킨 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기, 그리고 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a single inductor multi-output DC-DC converter with reduced output-to-output interference and an operation method thereof.
본 발명의 실시 예에 따른 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기는 입력 에너지를 저장하는 인덕터, 제 1 신호에 응답하여 인덕터의 접지 경로를 제공하는 접지 스위치, 제 2 신호에 응답하여 인덕터에 저장된 에너지를 유지하기 위해 인덕터와 병렬로 연결된 인덕터 스위치, 제 3 신호들에 응답하여 인덕터에 저장된 에너지를 다중 출력 전압들로 출력하는 출력 스위치들, 및 다중 출력 전압들간 간섭을 판단하고, 간섭을 감소시키는 제 1 내지 제 3 신호들을 생성하는 스위치 컨트롤러를 포함할 수 있다.A single inductor multi-output DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes an inductor that stores an input energy, a ground switch that provides a ground path of the inductor in response to a first signal, An output switch for outputting energy stored in the inductor in response to the third signals to the multiple output voltages, and an output switch for determining the interference between the multiple output voltages, And a switch controller for generating third to third signals.
본 발명의 실시 예에 따른 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기의 동작 방법은, 다중 출력의 전압들을 모니터링하는 단계, 전압들이 사전에 결정된 전압 범위 밖인지 판단하는 단계, 전압들이 사전에 결정된 전압 범위 밖인 경우, 다중 출력 전압들간 간섭이 발생하는지 판단하는 단계, 및 직류-직류 변환기의 스위치들의 펄스폭들을 제어하는 단계를 포함한다.A method of operating a single inductor multi-output DC-DC converter in accordance with an embodiment of the present invention includes the steps of: monitoring voltages at multiple outputs; determining whether voltages are outside a predetermined voltage range; Determining whether interference between multiple output voltages occurs, and controlling the pulse widths of the switches of the DC-DC converter.
본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 변환기는 출력 전압간 간섭을 계측하여, 출력 전압간 간섭을 감소시킬 수 있다.The DC-DC converter according to the embodiment of the present invention can reduce the interference between the output voltages by measuring the interference between the output voltages.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 변환기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스위치 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제 1 히스테레시스 비교기의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제 1 히스테레시스 비교기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 2에 도시된 전압상승시간 컨트롤러의 동작을 보여주는 순서도이다.
도 6은 도 2에 도시된 펄스 생성기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 펄스 생성기의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도이다.
도 8은 도 2에 도시된 접지 스위치 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 9는 도 2에 도시된 인덕터 스위치 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 2에 도시된 제 1 출력 스위치 컨트롤러 내지 제 3 출력 스위치 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 11은 도 1에 도시된 직류-직류 변환기의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
도 12는 도 11에 도시된 S230 단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 13a 및 도 13b는 도 1에 도시된 따른 직류-직류 변환기의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도이다.1 is a block diagram illustrating an exemplary DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an exemplary switch controller of FIG. 1. Referring to FIG.
3 is a timing diagram illustrating an exemplary operation of the first hysteresis comparator shown in FIG.
4 is a block diagram illustrating an exemplary first hysteresis comparator of FIG. 2;
5 is a flow chart showing the operation of the voltage rise time controller shown in FIG.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an exemplary pulse generator shown in FIG. 2. FIG.
FIGS. 7A and 7B are timing diagrams illustrating the operation of the pulse generator shown in FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a block diagram illustrating an exemplary ground switch controller shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 9 is a block diagram illustrating an exemplary inductor switch controller shown in FIG. 2. FIG.
FIGS. 10A to 10C are block diagrams illustrating the first to third output switch controllers shown in FIG. 2. FIG.
11 is a flowchart showing an operation method of the DC-DC converter shown in FIG.
FIG. 12 is a flowchart for specifically explaining step S230 shown in FIG.
Figs. 13A and 13B are timing diagrams illustrating the operation of the DC-DC converter shown in Fig. 1. Fig.
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다. 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. The embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and can take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 변환기를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 직류-직류 변환기(1000)는 인덕터(1100), 접지 스위치(1200), 인덕터 스위치(1300), 다중 출력에 대응하는 출력 스위치들(1400), 및 스위치들을 제어하는 스위치 컨트롤러(1500)를 포함할 수 있다. 직류-직류 변환기(1000)는 입력단(VI)을 통해 에너지를 저장할 수 있고, 에너지를 다중 출력으로 전달할 수 있다. 도 1에서 다중 출력은 커패시터(Capacitor)들(CO1, CO2, ... , COx) 및 전류원들(IO1, IO2, ... , IOx)로 모델링 할 수 있다.1 is a block diagram illustrating an exemplary DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. 1, a DC-
인덕터(1100)는 입력단(VI)과 출력 스위치들(1400) 사이에 연결될 수 있다. 입력단(VI)에 외부 전압이 인가되면, 인덕터(1100)의 전류가 증가하여 외부 에너지를 저장할 수 있다. 후술할 스위치들의 동작으로 인해, 인덕터(1100)에 저장된 에너지는 다중 출력으로 전달될 수 있다.The
접지 스위치(1200)는 접지와 인덕터(1100) 사이에 연결되어 인덕터(1100)의 접지를 제공할 수 있다. 이를 위해 접지 스위치(1200)는 단일 NMOS(N-Channel Metal Oxide Semiconductor)를 사용할 수 있다. 인덕터(1100)가 에너지를 저장하는 경우, 접지 스위치(1200)는 접지 스위치 제어 신호(GN, 제 1 신호)의 제어에 따라 턴 온(Turn On)되어 인덕터(1100)와 접지간에 연결 경로를 제공한다. 접지 스위치(1200)는 인덕터(1100)에 저장된 에너지가 다중 출력으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. The
인덕터 스위치(1300)는 인덕터(1100)와 병렬로 연결될 수 있다. 이를 위해 인덕터 스위치(1300)는 단일 PMOS(P-Channel Metal Oxide Semiconductor)를 사용할 수 있다. 인덕터 스위치 제어 신호(GF, 제 2 신호)의 제어에 따라 인덕터 스위치(1300)가 턴 온 되면, 인덕터 스위치(1300)는 인덕터(1100) 양 단의 전압 차이를 같게 할 수 있다. 이에, 인덕터 스위치(1300)는 인덕터(1100)의 전류를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 인덕터 스위치(1300)는 다중 출력에 전달하고 남은 에너지를 인덕터(1100)에 계속 저장할 수 있다. 인덕터 스위치(1300)는 프리휠(Freewheel) 스위치라고 부를 수도 있다.The
출력 스위치들(1400)은 인덕터(1100)와 출력 사이에 연결될 수 있다. 출력 스위치 제어 신호들(G1, G2, … , Gx, 제 3 신호들)에 의해서, 출력 스위치들(1400)은 인덕터(1100)와 다중 출력 사이에 경로를 제공할 수 있다. 이를 위해, 출력 스위치들(1400)의 각 스위치는 단일 PMOS를 사용할 수 있다.
스위치 컨트롤러(1500)는 접지 스위치(1200), 인덕터 스위치(1300), 출력 스위치들(1400)을 제어하는 제어 신호들(GN, GF, G1, G2, ... , Gx)을 생성할 수 있다. 이를 위해 스위치 컨트롤러(1500)는 출력의 각 출력 전압들(VO1, VO2, ... ,VOx)을 입력 받을 수 있다. The
스위치 컨트롤러(1500)는 외부에서 입력되는 클럭(CLK)과 통신 신호(COM)를 입력 받을 수 있다. 스위치 컨트롤러(1500)는 클럭(CLK)과 통신 신호(COM)를 이용하여 각 출력들의 기준 전압, 각 출력들의 상한 전압, 각 출력들의 하한 전압, 각 출력간 간섭 발생 여부, 또는 각 스위치 제어 신호들의 최초 펄스(Pulse) 폭을 설정할 수 있다. The
여기서, 기준 전압이란 출력 전압의 목표 전압이라 할 수 있다. 상한 전압은 목표 전압보다 높을 수 있는 변동 전압 크기를 의미할 수 있다. 하한 전압은 목표 전압보다 낮을 수 있는 변동 전압 크기를 의미할 수 있다. 기준 상한 전압이란 기준 전압과 상한 전압을 더한 크기를 의미할 수 있다. 기준 하한 전압이란 기준 전압과 하한 전압을 뺀 크기를 의미할 수 있다. 이하, 기준 상한 전압 및 기준 하한 전압 사이의 범위를 사전에 결정된 전압 범위라고 한다. 즉, 직류-직류 변환기(1000)는 사전에 결정된 전압 범위 내에서 변동되도록 다중 출력 전압들을 구동할 수 있다. Here, the reference voltage is a target voltage of the output voltage. The upper limit voltage may mean a variable voltage magnitude that may be higher than the target voltage. The lower limit voltage may mean a fluctuating voltage magnitude that may be lower than the target voltage. The reference upper limit voltage may mean the reference voltage plus the upper limit voltage. The reference lower limit voltage may mean the reference voltage minus the lower limit voltage. Hereinafter, the range between the reference upper limit voltage and the reference lower limit voltage is referred to as a predetermined voltage range. That is, the dc-to-
이하, 본 발명에 대하여, 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기에서 다중 출력의 개수가 3개인 경우에 대해 설명하기로 한다. 이에 다중 출력 전압은 VO1, VO2, 및 VO3까지 존재할 수 있고, 출력 스위치들(1400)의 제어 신호들은 G1, G2, 및 G3까지 존재할 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described with respect to a case where the number of multiple outputs in a single inductor multi-output DC-DC converter is three. Thus, multiple output voltages may exist up to VO1, VO2, and VO3, and the control signals of
도 2는 도 1에 도시된 스위치 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 스위치 컨트롤러(1500)는 제 1 히스테레시스(Hysteresis) 비교기(1510a), 제 2 히스테레시스 비교기(1510b), 제 3 히스테레시스 비교기(1510c), 전압상승시간 컨트롤러(1520), 펄스 생성기(1530), 접지 스위치 컨트롤러(1540), 인덕터 스위치 컨트롤러(1550), 제 1 출력 스위치 컨트롤러(1560a), 제 2 출력 스위치 컨트롤러(1560b), 제 3 출력 스위치 컨트롤러(1560c), 및 설정 회로(1570)를 포함할 수 있다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an exemplary switch controller of FIG. 1. Referring to FIG. Referring to FIG. 2, the
제 1 히스테레시스 비교기(1510a)는 제 1 출력 전압(VO1), 설정 회로(1570)가 생성하는 기준 전압(VREF1), 설정 회로(1570)가 생성하는 상한 전압(VH1), 및 설정 회로(1570)가 생성하는 하한 전압(VL1)을 입력 받아 히스테레시스 출력(HO1)을 생성할 수 있다. The
제 1 히스테레시스 비교기(1510a)의 히스테레시스 출력(HO1)은 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 하한 전압(VREF1-VL1)보다 높았다가 낮아지는 경우에 하이(High)로 될 수 있고, 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 상한 전압(VREF1+VH1)보다 낮았다가 높아지는 경우에 로우(Low)로 될 수 있다. 히스테레시스 출력(HO1)의 위상은 전술한 바와 달리 반대로도 설정할 수 있다.The hysteresis output HO1 of the
제 2 히스테레시스 비교기(1510b)는 제 2 출력 전압(VO2), 설정 회로(1570)가 생성하는 기준 전압(VREF2), 설정 회로(1570)가 생성하는 상한 전압(VH2), 및 설정 회로(1570)가 생성하는 하한 전압(VL2)을 입력 받아 히스테레시스 출력(HO2)을 생성할 수 있다. 전술한 입출력 신호들의 변경 이외에, 제 2 히스테레시스 비교기(1510b)는 제 1 히스테레시스 비교기(1510a)와 동일한 동작을 수행하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.The
제 3 히스테레시스 비교기(1510c)는 제 3 출력 전압(VO3), 설정 회로(1570)가 생성하는 기준 전압(VREF3), 설정 회로(1570)가 생성하는 상한 전압(VH3), 및 설정 회로(1570)가 생성하는 하한 전압(VL3)을 입력 받아 히스테레시스 출력(HO3)을 생성할 수 있다. 전술한 입출력 신호들의 변경 이외에, 제 3 히스테레시스 비교기(1510c)는 제 1 히스테레시스 비교기(1510a)와 동일한 동작을 수행하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.The
도 3은 도 2에 도시된 제 1 히스테레시스 비교기의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도이다. 도 3에서, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다. 도 3의 타이밍도는 직류-직류 변환기(1000)가 제 1 출력 전압(VO1)을 정상적으로 구동한 경우, 제 1 출력 전압(VO1)과 히스테레시스 출력(HO1)을 나타낸다. 이 경우 도 3을 참조하면, 제 1 출력 전압(VO1)은 기준 상한 전압(VREF1+VH1)과 기준 하한 전압(VREF-VL1) 사이에서만 변동될 수 있다.3 is a timing diagram illustrating an exemplary operation of the first hysteresis comparator shown in FIG. 3, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. The timing chart of FIG. 3 shows the first output voltage VO1 and the hysteresis output HO1 when the DC-
T1 시점에서, 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 하한 전압(VREF1-VL1)보다 높았다가 낮아졌다. 이에 후술할 스위치 컨트롤러(1500)의 동작에 의해, 제 1 출력 전압(VO1)이 상승하게 된다. 히스테레시스 출력(HO1)은 T1 시점에서 로우에서 하이로 변경될 수 있다.At the time T1, the first output voltage VO1 is higher than the reference lower limit voltage VREF1-VL1, and is lowered. The first output voltage VO1 rises by the operation of the
T2 시점에서, 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 상한 전압(VREF1+VH1)보다 낮았다가 높아졌다. 이에 후술할 스위치 컨트롤러(1500)의 동작에 의해, 제 1 출력 전압(VO1)이 하강하게 된다. 히스테레시스 출력(HO1)은 T2 시점에서 하이에서 로우로 변경될 수 있다.At time T2, the first output voltage VO1 is lower than the reference upper limit voltage VREF1 + VH1, and becomes higher. By the operation of the
T3 시점에서, 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 하한 전압(VREF1-VL1)보다 높았다가 낮아졌다. T1 시점과 동일하게 히스테레시스 출력(HO1)은 T3 시점에서 하이에서 로우로 변경될 수 있다. At the time T3, the first output voltage VO1 is higher than the reference lower limit voltage VREF1-VL1, and is lowered. The hysteresis output (HO1) can be changed from high to low at the time T3 as at the time T1.
도 4는 도 2에 도시된 제 1 히스테레시스 비교기를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 히스테레시스 비교기(1510a)는 비교기들(1511a, 1511b), 지연 회로들(1512a, 1512b), 인버터들(1513a, 1513b) 및 논리곱(AND) 회로들(1514a, 1514b) 및 에스알 래치(SR Latch)(1515)를 포함할 수 있다.4 is a block diagram illustrating an exemplary first hysteresis comparator of FIG. 2; 4,
제 1 비교기(1511a)는 제 1 출력 전압(VO1)을 마이너스 입력으로 받고, 기준 하한 전압(VREF1-VL1)을 플러스 입력으로 받아, 양 자를 비교할 수 있다. 비교기(1511a)는 제 1 출력 전압(VO1)과 변동 가능한 최소 전압(VREF1-VL1)을 비교할 수 있다. 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 하한 전압(VREF1-VL1)보다 높았다가 낮아지는 경우, 제 1 비교기(1511a)의 출력은 로우에서 하이로 변경될 수 있다. 이 동작은 전술한 도 3의 동작에서 T1 시점의 동작으로 볼 수 있다.The
제 1 비교기(1511a)의 출력은 바로 논리곱 회로(1514a)에 입력될 수 있고, 지연 회로(1512a)를 거쳐 인버터(1513a)를 통과하여 논리곱 회로(1514a)에 입력될 수 있다. 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 하한 전압(VREF1-VL1)보다 높았다가 낮아지는 경우, 논리곱 회로(1514a)는 지연 회로(1512a)의 지연 시간만큼 에스알 래치(1515)의 셋(Set) 펄스를 생성할 수 있다. 에스알 래치(1515)는 셋 펄스로 인해, 히스테레시스 출력(HO1)을 로우에서 하이로 변경할 수 있다. 이 동작은 전술한 도 3의 동작에서 T1 시점의 동작으로 볼 수 있다.The output of the
제 2 비교기(1511b)는 제 1 출력 전압(VO1)을 플러스 입력으로 받고, 기준 상한 전압(VREF1+VH1)을 마이너스 입력으로 받아, 양 자를 비교할 수 있다. 비교기(1511b)는 제 1 출력 전압(VO1)과 변동 가능한 최대 전압(VREF1+VH1)을 비교할 수 있다. 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 상한 전압(VREF1+VH1)보다 낮았다가 높아지는 경우, 제 2 비교기(1511b)의 출력은 로우에서 하이로 변경될 수 있다. 이 동작은 전술한 도 3의 동작에서 T2 시점의 동작으로 볼 수 있다.The
제 2 비교기(1511b)의 출력은 바로 논리곱 회로(1514b)에 입력될 수 있고, 지연 회로(1512b)를 거쳐 인버터(1513b)를 통과하여 논리곱 회로(1514b)에 입력될 수 있다. 제 1 출력 전압(VO1)이 기준 상한 전압(VREF1+VH1)보다 낮았다가 높아지는 경우, 논리곱 회로(1514b)는 지연 회로(1512b)의 지연 시간만큼 에스알 래치(1515)의 리셋(Reset) 펄스를 생성할 수 있다. 에스알 래치(1515)는 리셋 펄스로 인해 히스테레시스 출력(HO1)을 하이에서 로우로 변경할 수 있다. 이 동작은 전술한 도 3의 동작에서 T2 시점의 동작으로 볼 수 있다.The output of the
제 1 및 제 2 지연 회로(1512a, 1512b)는 입력 위상이 변경되지 않게, 짝수 개의 인버터를 조합하여 구성할 수 있다. 인버터의 개수는 에스알 래치(1515)가 현재 히스테레시스 출력(HO1)의 위상을 변경할 수 있을 정도로 셋 펄스, 리셋 펄스를 생성할 수 있으면 충분하다.The first and
에스알 래치(1515)는 두 개의 역논리합(NOR) 회로 조합으로 구성하거나, 두 개의 역논리곱(NAND) 회로 조합으로 구성할 수 있다. 에스알 래치(1515)는 논리곱 회로(1514a)의 출력을 셋 신호로 입력 받고, 논리곱 회로(1514b)의 출력을 리셋 신호로 입력 받아 히스테레시스 출력(HO1)을 생성할 수 있다.The
다시 도 2를 참조하면, 전압상승시간 컨트롤러(1520)는 제 1 히스테레시스 비교기(1510a)의 출력(HO1), 제 2 히스테레시스 비교기(1510b)의 출력(HO2), 제 3 히스테레시스 비교기(1510c)의 출력(HO3)을 입력으로 하여, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123)을 출력할 수 있다.Referring again to FIG. 2, the voltage
도 5는 도 2에 도시된 전압상승시간 컨트롤러의 동작을 보여주는 순서도이다. 도 5를 참조하면, 전압상승시간 컨트롤러(1520)는 총 7 단계를 수행하여, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123)을 출력할 수 있다.5 is a flow chart showing the operation of the voltage rise time controller shown in FIG. 5, the voltage
S110 단계에서, 전압상승시간 컨트롤러(1520)는 히스테레시스 출력(HO1) 이 하이와 동일한지 판단할 수 있다. S120, S130 단계에서, 전압상승시간 컨트롤러(1520)는 히스테레시스 출력(HO2)이 하이와 동일한지 판단할 수 있다. S140, S150, S160, S170 단계에서, 전압상승시간 컨트롤러(1520)는 히스테레시스 출력(HO3)이 하이와 동일한지 판단할 수 있다.In step S110, the voltage
히스테레시스 출력(HO1)이 하이고, HO2가 하이고, HO3가 하이인 경우, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123) 중 전압 상승 신호(O123)만이 하이로 될 수 있다. 나머지 전압 상승 신호들은 모두 로우로 될 수 있다.When the hysteresis output HO1 is high, HO2 is high and HO3 is high, only the voltage rise signal O123 of the voltage rise signals O1, O2, O3, O12, O23, O13 and O123 becomes high . The remaining voltage raising signals may all be low.
히스테레시스 출력(HO1)이 하이고, 히스테레시스 출력(HO2)이 하이고, 히스테레시스 출력(HO3)이 로우인 경우, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123) 중 전압 상승 신호(O12)만이 하이로 될 수 있다. 나머지 전압 상승 신호들은 모두 로우로 될 수 있다.When the hysteresis output HO1 is high, the hysteresis output HO2 is high and the hysteresis output HO3 is low, the voltage rising signals O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123 Only the voltage rising signal O12 can be made high. The remaining voltage raising signals may all be low.
히스테레시스 출력(HO1)이 하이고, 히스테레시스 출력(HO2)이 로우고, 히스테레시스 출력(HO3)이 하이인 경우, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123) 중 전압 상승 신호(O13)만이 하이로 될 수 있다. 나머지 전압 상승 신호들은 모두 로우로 될 수 있다.When the hysteresis output HO1 is high, the hysteresis output HO2 is low, and the hysteresis output HO3 is high, the voltage rising signals O1, O2, O3, O12, O23, Only the voltage rising signal O13 in the odd-numbered lines O123 and O123 may become high. The remaining voltage raising signals may all be low.
히스테레시스 출력(HO1)이 하이고, 히스테레시스 출력(HO2)이 로우고, 히스테레시스 출력(HO3)이 로우인 경우, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123) 중 전압 상승 신호(O1)만이 하이로 될 수 있다. 나머지 전압 상승 신호들은 모두 로우로 될 수 있다.When the hysteresis output HO1 is high, the hysteresis output HO2 is low, and the hysteresis output HO3 is low, the voltage rise signals O1, O2, O3, O12, O23, Only the voltage rising signal O1 in the ON state can be made high. The remaining voltage raising signals may all be low.
히스테레시스 출력(HO1)이 로우고, 히스테레시스 출력(HO2)이 하이고, 히스테레시스 출력(HO3)이 하이인 경우, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123) 중 전압 상승 신호(O23)만이 하이로 될 수 있다. 나머지 전압 상승 신호들은 모두 로우로 될 수 있다.When the hysteresis output HO1 is low, the hysteresis output HO2 is high and the hysteresis output HO3 is high, the voltage rise signals O1, O2, O3, O12, O23, Only the voltage rising signal O23 in the ON state can be made high. The remaining voltage raising signals may all be low.
히스테레시스 출력(HO1)이 로우고, 히스테레시스 출력(HO2)이 하이고, 히스테레시스 출력(HO3)이 로우인 경우, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123) 중 전압 상승 신호(O2)만이 하이로 될 수 있다. 나머지 전압 상승 신호들은 모두 로우로 될 수 있다.When the hysteresis output HO1 is low, the hysteresis output HO2 is high and the hysteresis output HO3 is low, the voltage rise signals O1, O2, O3, O12, O23, Only the voltage rising signal O2 in the ON state can be made high. The remaining voltage raising signals may all be low.
히스테레시스 출력(HO1)이 로우고, 히스테레시스 출력(HO2)이 로우고, 히스테레시스 출력(HO3)이 하이인 경우, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123) 중 전압 상승 신호(O3)만이 하이로 될 수 있다. 나머지 전압 상승 신호들은 모두 로우로 될 수 있다.When the hysteresis output HO1 is low, the hysteresis output HO2 is low, and the hysteresis output HO3 is high, the voltage rising signals O1, O2, O3, O12, O23, O13 , O123) can be made high. The remaining voltage raising signals may all be low.
히스테레시스 출력(HO1)이 로우고, 히스테레시스 출력(HO2)이 로우고, 히스테레시스 출력(HO3)이 로우인 경우, 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123)은 모두 로우로 될 수 있다. When the hysteresis output HO1 is low, the hysteresis output HO2 is low, and the hysteresis output HO3 is low, the voltage rise signals O1, O2, O3, O12, O23, O13 , O123) may all be low.
전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123)의 첨자는 전압 상승이 필요한 출력들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 전압 상승 신호(O12)가 하이인 경우, 제 1 출력 및 제 2 출력에 전압 상승이 필요함을 나타낼 수 있다. 만약 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123)이 모두 로우인 경우, 제 1 출력, 제 2 출력 및 제 3 출력 모두 전압 상승이 필요 없음을 나타낼 수 있다.The subscripts of the voltage rising signals O1, O2, O3, O12, O23, O13 and O123 may represent outputs requiring a voltage rise. For example, if the voltage raising signal O12 is high, it may indicate that a voltage rise is required at the first output and the second output. If the voltage raising signals (O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123) are all low, both the first output, the second output and the third output may indicate that no voltage rise is required.
다시 도 2를 참조하면, 펄스 생성기(1530)는 다중 출력 전압들(VO1, VO2, VO3), 기준 전압들(VREF1, VREF2, VREF3), 내부 클럭(ICLK), 간섭 판단 정보(Rbdry), 출력 스위치 제어 신호들의 초기 펄스 폭 정보들(G1_INI, G2_INI, G3_INI), 접지 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(GN_INI), 및 인덕터 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(GF_INI)를 입력 받을 수 있다. Referring again to FIG. 2, the
펄스 생성기(1530)는 입력 정보들을 이용하여, 펄스 신호들(P1_0, P1_1, P2_0, P2_1, P2_2, P3_0, P3_1, P3_2, P3_3)을 생성할 수 있다. 각 펄스 신호의 첫 번째 첨자와 두 번째 첨자의 의미는 예를 들어 설명한다.The
예를 들어, 제 1 출력만 전압 상승이 필요하다고 가정한다. 펄스 신호의 첫 번째 첨자는 전압 상승이 필요한 출력들의 개수를 의미할 수 있다. 이 경우, 펄스 생성기(1530)에 의해 펄스 신호들(P1_0, P1_1)이 활성화될 수 있다. 펄스 신호(P1_0)는 접지 스위치 제어 신호(GN)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(P1_1)는 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)를 생성할 수 있다. 만약 제 1 출력 대신 제 2 출력이 전압 상승이 필요한 경우에는, 펄스 신호(P1_1)는 제 2 출력 스위치 제어 신호(G2)를 생성할 수 있다. For example, it is assumed that only the first output requires a voltage rise. The first subscript of the pulse signal can refer to the number of outputs requiring a voltage rise. In this case, the pulse signals P1_0 and P1_1 can be activated by the
예를 들어, 제 1 출력 및 제 3 출력들이 전압 상승이 필요하다고 가정한다. 펄스 신호의 첫 번째 첨자는 전압 상승이 필요한 출력들의 개수를 의미할 수 있다. 이 경우, 펄스 생성기(1530)에 의해 펄스 신호들(P2_0, P2_1, P2_2)이 활성화될 수 있다. 펄스 신호(P2_0)는 접지 스위치 제어 신호(GN)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(P2_1)는 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(P2_2)는 제 3 출력 스위치 제어 신호(G3)를 생성할 수 있다.For example, it is assumed that the first output and the third outputs require a voltage rise. The first subscript of the pulse signal can refer to the number of outputs requiring a voltage rise. In this case, the pulse signals (P2_0, P2_1, P2_2) can be activated by the
예를 들어, 제 1 출력, 제 2 출력, 및 제 3 출력들이 전압 상승이 필요하다고 가정한다. 펄스 신호의 첫 번째 첨자는 전압 상승이 필요한 출력들의 개수를 의미할 수 있다. 이 경우, 펄스 생성기(1530)에 의해 펄스 신호들(P3_0, P3_1, P3_2, P3_3)이 활성화될 수 있다. 펄스 신호(P3_0)는 접지 스위치 제어 신호(GN)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(P3_1)는 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(P3_2)는 제 2 출력 스위치 제어 신호(G2)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(P3_3)는 제 3 출력 스위치 제어 신호(G3)를 생성할 수 있다.For example, assume that the first output, the second output, and the third outputs require a voltage rise. The first subscript of the pulse signal can refer to the number of outputs requiring a voltage rise. In this case, the pulse signals P3_0, P3_1, P3_2, and P3_3 can be activated by the
도 6은 도 2에 도시된 펄스 생성기를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 펄스 생성기(1530)는 제 1 출력 전압 모니터(Monitor)(1531a), 제 2 출력 전압 모니터(1531b), 제 3 출력 전압 모니터(1531c), 간섭 판단 회로(1532), 제 1 스위치용 레지스터(1533a), 제 2 스위치용 레지스터(1533b), 제 3 스위치용 레지스터(1533c), 접지 스위치용 레지스터(1533d), 인덕터 스위치용 레지스터(1533e), 제 1 출력 스위치용 논리 회로(1534a), 제 2 출력 스위치용 논리 회로(1534b), 제 3 출력 스위치용 논리 회로(1534c), 접지 스위치용 논리 회로(1534d), 인덕터 스위치용 논리 회로(1534e), 카운터(1535), 및 비교기(1536)를 포함할 수 있다. FIG. 6 is a block diagram illustrating an exemplary pulse generator shown in FIG. 2. FIG. Referring to FIG. 6, the
제 1 출력 전압 모니터(1531a)는 제 1 출력 전압(VO1), 기준 전압(VREF1), 및 간섭 판단 정보(Rbdry)를 입력으로 하여, 간섭 판단 신호(D1)를 생성할 수 있다. 제 1 출력 전압 모니터(1531a)는 아래의 수학식 1과 수학식 2를 수행할 수 있다.The first
제 1 출력 전압 모니터(1531a)는 제 1 출력 전압(VO1)과 기준 전압(VREF1)을 모니터링(Monitoring)할 수 있다. 만약 제 1 출력 전압(VO1)과 기준 전압(VREF1) 차이의 절대값이 작아서 중간 값(M1)이 1보다도 작은 경우, 제 1 출력 전압 모니터(1531a)는 간섭 판단 신호(D1)를 1로 설정할 수 있다. 제 1 출력 전압 모니터(1531a)는 간섭 판단 신호(D1)를 간섭 판단 회로(1532)로 전달될 수 있다. The first
이와 달리 제 1 출력 전압(VO1)과 기준 전압(VREF1) 차이의 절대값이 커서 중간 값(M1)가 1보다 크거나 같고, 간섭 판단 정보(Rbdry)보다 작은 경우, 제 1 출력 전압 모니터(1531a)는 간섭 판단 신호(D1)를 2로 설정할 수 있다. 이 경우는 제 2 출력 또는 제 3 출력에 의해 제 1 출력에 간섭이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 간섭 판단은 간섭 판단 회로(1532)가 수행할 수 있다. 간섭 판단 회로(1532)의 동작은 후술한다.When the absolute value of the difference between the first output voltage VO1 and the reference voltage VREF1 is large and the median value M1 is greater than or equal to 1 and smaller than the interference determination information Rbdry, the first
전술한 경우보다 제 1 출력 전압(VO1)과 기준 전압(VREF1) 차이의 절대값이 더 커져서 중간 값(M1)이 간섭 판단 정보(Rbdry)에 1을 더한 값보다 커진 경우, 제 1 출력 전압 모니터(1531a)는 간섭 판단 신호(D1)를 3으로 설정할 수 있다. 이 경우는 출력간 간섭이 아니라, 급작스러운 전류 소모량 증가 또는 감소로 인하여, 제 1 출력에 전압 상승 또는 하강이 필요하게 된 경우로 판단할 수 있다. 간섭 판단은 간섭 판단 회로(1532)가 수행할 수 있다.When the absolute value of the difference between the first output voltage VO1 and the reference voltage VREF1 becomes larger than the above case and the intermediate value M1 is larger than the value obtained by adding 1 to the interference determination information Rbdry, The
제 2 출력 전압 모니터(1531b)는 제 2 출력 전압(VO2), 기준 전압(VREF2), 및 간섭 판단 정보(Rbdry)를 입력으로 하여, 간섭 판단 신호(D2)를 생성할 수 있다. 제 2 출력 전압 모니터(1531b)는 1 첨자 대신 2 첨자로만 바꾸어 전술한 수학식 1 및 수학식 2들을 제 1 출력 전압 모니터(1531a)와 동일하게 수행할 수 있다. 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.The second
제 3 출력 전압 모니터(1531c)는 제 3 출력 전압(VO3), 기준 전압(VREF3), 및 간섭 판단 정보(Rbdry)를 입력으로 하여, 간섭 판단 신호(D3)를 생성할 수 있다. 제 3 출력 전압 모니터(1531c)는 1 첨자 대신 3 첨자로만 바꾸어 전술한 수학식 1 및 수학식 2들을 제 1 출력 전압 모니터(1531a)와 동일하게 수행할 수 있다. 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.The third
간섭 판단 회로(1532)는 제 1 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D1), 제 2 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D2), 제 3 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D3)를 입력으로 하여, 출력 스위치 제어 신호들 업데이트(Update) 정보들(G1_PUL, G2_PUL, G3_PUL) 및 펄스 간격(Δdt)을 생성할 수 있다.The
간섭 판단 회로(1532)는 제 1 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D1), 제 2 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D2), 제 3 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D3) 중 어느 하나라도 2가 되는 경우, 다중 출력간에 간섭이 발생하였다고 판단할 수 있다. 일반적으로 출력간 간섭이 발생 하려면 2 이상의 출력이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어나야 하므로, 어느 하나의 간섭 판단 신호가 3이 되고, 다른 간섭 판단 신호가 2가 될 수 있다. The
간섭 판단 회로(1532)는 제 1 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D1), 제 2 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D2), 제 3 출력 전압 모니터의 간섭 판단 신호(D3) 중 어느 하나라도 2가 없는 경우, 다중 출력간에 간섭이 없다고 판단할 수 있다.The
간섭 판단 회로(1532)가 각 출력 간에 간섭이 발생하였다고 판단하는 기준은 간섭 판단 정보(Rbdry)에 의존할 수 있다. 간섭 판단 정보(Rbdry)는 직류-직류 변환기(1000)가 구동하는 출력의 개수, 출력의 종류, 인덕터(1100)의 크기, 입력단(VI)의 성질 등에 의해 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 직류-직류 변환기(1000)는 외부 클럭(CLK) 및 통신 신호(COM)를 입력 받아, 후술할 설정 회로(1570)가 간섭 판단 정보(Rbdry)를 변경할 수 있다. 이를 통해 직류-직류 변환기(1000)가 출력의 개수, 출력의 종류가 변경되더라도, 적절하게 출력을 구동할 수 있다.The criterion that the
제 1 스위치용 레지스터(1533a)는 제 1 출력 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(G1_INI)와 제 1 출력 스위치용 논리 회로의 출력(G1_REG)을 저장할 수 있다. 제 1 출력 스위치용 논리 회로의 출력(G1_REG)은 현재 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)의 펄스 폭 정보를 의미할 수 있다. 이하, 제 2 스위치용 레지스터(1533b), 제 3 스위치용 레지스터(1533c), 접지 스위치용 레지스터(1533d), 인덕터 스위치용 레지스터(1533e) 모두 제 1 스위치용 레지스터(1533a)와 동일한 기능을 수행하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.The
제 1 출력 스위치용 논리 회로(1534a)는 이전 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_PRE), 제 1 출력 스위치 제어 신호 업데이트 정보(G1_PUL) 및 펄스 간격(Δdt)을 입력 받아, 현재 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_REG)를 생성할 수 있다. The first output
제 1 출력 스위치용 논리 회로(1534a)는 만약 간섭 판단 회로(1532)의 출력 스위치 제어 신호 업데이트 정보(G1_PUL)가 0이 된다면, 이전 펄스 간격을 계속 유지할 수 있다. 이는 현재 제 1 출력 전압(VO1)이 사전에 결정된 전압 범위 내임을 의미하기 때문이다. 제 1 출력 스위치용 논리 회로(1534a)는 만약 간섭 판단 회로(1532)의 출력 스위치 제어 신호 업데이트 정보(G1_PUL)가 0이 아니라면, 이전 펄스 간격을 변경할 수 있다. 이는 현재 제 1 출력 전압(VO1)이 사전에 결정된 전압 범위 밖임을 의미하기 때문이다.The first output
제 2 출력 스위치용 논리 회로(1534b)는 이전 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_PRE), 제 2 출력 스위치 제어 신호 업데이트 정보(G2_PUL) 및 펄스 간격(Δdt)을 입력 받아, 현재 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_REG)를 생성할 수 있다. 제 2 출력 스위치용 논리 회로(1534b)의 내부 동작은 제 1 출력 스위치용 논리 회로(1534a)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. The second output
제 3 출력 스위치용 논리 회로(1534c)는 이전 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_PRE), 제 3 출력 스위치 제어 신호 업데이트 정보(G3_PUL) 및 펄스 간격(Δdt)을 입력 받아, 현재 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_REG)를 생성할 수 있다. 제 3 출력 스위치용 논리 회로(1534c)의 내부 동작은 제 1 출력 스위치용 논리 회로(1534a)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. The third output
접지 스위치용 논리 회로(1534d)는 이전 접지 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(GN_PRE), 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_REG), 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_REG), 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_REG), 및 펄스 간격(Δdt)을 입력 받아, 현재 접지 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(GN_REG)를 생성할 수 있다.The grounding
접지 스위치용 논리 회로(1534d)는 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_REG), 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_REG), 및 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_REG)를 통해 인덕터(1100)에 에너지를 저장하는 시간을 계산할 수 있다. The grounding
인덕터 스위치용 논리 회로(1534e)는 이전 인덕터 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(GF_PRE), 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_REG), 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_REG), 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_REG), 접지 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(GN_REG), 및 펄스 간격(Δdt)을 입력 받아, 현재 인덕터 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(GF_REG)를 생성할 수 있다.The inductor
인덕터 스위치용 논리 회로(1534e)는 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_REG), 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_REG), 및 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_REG)를 통해, 모든 출력의 에너지 공급 시간을 계산할 수 있다. 인덕터 스위치용 논리 회로(1534e)는 접지 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(GN_REG)를 통해 인덕터(1100)에 에너지를 저장하는 시간을 계산할 수 있다. 시간들을 통해, 인덕터 스위치용 논리 회로(1534e)는 변압기(1000)가 다중 출력에 에너지를 전달하고 남은 시간을 계산할 수 있다.The inductor
카운터(1535)는 내부 클럭(ICLK)을 입력 받아, 내부 클럭(ICLK)을 카운트하여 카운터 출력(CN)을 생성할 수 있다. 카운터(1535)는 카운터 출력(CN)을 비교기(1536)에 전달할 수 있다. The
비교기(1536)는 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_REG), 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_REG), 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_REG), 접지 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(GN_REG), 인덕터 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(GF_REG), 및 카운터 출력(CN)을 입력 받아 펄스 신호들(P1_0, P1_1, P2_0, P2_1, P2_2, P3_0, P3_1, P3_2, P3_3)을 생성할 수 있다.The
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 펄스 생성기의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도이다. 도 7a 및 도 7b는 제 1 출력 전압(VO1)에 급격한 상승이 발생하고, 제 2 출력 전압(VO2) 및 제 3출력 전압(VO3)에 간섭이 발생한 경우, 펄스 생성기(1530)의 동작을 예시적으로 나타낸다. 이 경우, 간섭 판단 신호(D1)는 3, 간섭 판단 신호(D2)는 2, 간섭 판단 신호(D3)는 2가 될 수 있다. 제 1 출력 전압(VO1)에는 전압 하강이 필요하고, 제 2 출력 전압(VO2) 및 제 3 출력 전압(VO3)에는 전압 상승이 필요하므로, 펄스 생성기(1530)는 펄스 신호들(P3_1, P3_2, P3_3)을 활성화 할 수 있다.FIGS. 7A and 7B are timing diagrams illustrating the operation of the pulse generator shown in FIG. 6; FIG. 7A and 7B illustrate the operation of the
도 7a를 참조하면, 카운터(1535)가 시간의 경과에 따라 내부 클럭(ICLK)을 카운트하여, 카운터 출력(CN)을 상승시키는 것을 확인할 수 있다. T0 시점에서, 카운터 출력(CN)의 상승과 함께, 펄스 생성기(1530)는 펄스 신호(P3_1)의 생성을 시작할 수 있다. Referring to FIG. 7A, it can be seen that the
T1 시점에서, 카운터 출력(CN)이 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_REG)에 도달하면, 펄스 생성기(1530)는 펄스 신호(P3_1)의 생성을 중단하고, 다음 내부 클럭(ICLK)에서 펄스 신호(P3_2)의 생성을 시작할 수 있다. At the time T1, when the counter output CN reaches the pulse width information G1_REG of the first output switch control signal, the
T2 시점에서, 카운터 출력(CN)이 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_REG)에 도달하면, 펄스 생성기(1530)는 펄스 신호(P3_2)의 생성을 중단하고, 다음 내부 클럭(ICLK)에서 펄스 신호(P3_3)의 생성을 시작할 수 있다. At the time T2, when the counter output CN reaches the pulse width information G2_REG of the second output switch control signal, the
T3 시점에서, 카운터 출력(CN)이 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_REG)에 도달하면, 펄스 생성기(1530)는 펄스 신호(P3_3)의 생성을 중단할 수 있다.At the time T3, when the counter output CN reaches the pulse width information G3_REG of the third output switch control signal, the
도 7b를 참조하면, 펄스 생성기(1530)는 제 2 출력 전압(VO2) 및 제 3 출력 전압(VO3)의 간섭을 감소시키기 위해, 펄스 신호들(P3_1, P3_2, P3_3)을 조정할 수 있다. 도 6에서 전술한 펄스 생성기(1530)의 동작에 의해, 제 1 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G1_REG), 제 2 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G2_REG), 및 제 3 출력 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보(G3_REG)가 도 7b에서 수정되었음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7B, the
T1 시점에서, 펄스 신호(P3_1)는 도 7a에서 전술한 펄스 신호(P3_1)에 비해, 펄스 폭이 2Δdt 감소한 것을 확인할 수 있다. T2 시점에서, 펄스 신호(P3_2)는 도 7a에서 전술한 펄스 신호(P3_2)에 비해, 펄스 폭이 1Δdt만큼 증가한 것을 확인할 수 있다. T3 시점에서, 펄스 신호(P3_3)는 도 7a에서 전술한 펄스 신호(P3_3)에 비해, 펄스 폭이 1Δdt만큼 증가한 것을 확인할 수 있다.At the time T1, it can be seen that the pulse width of the pulse signal P3_1 is 2Δdt smaller than that of the pulse signal P3_1 described above in FIG. 7A. At the time T2, the pulse signal P3_2 can be confirmed to have increased in pulse width by 1? Dt as compared with the pulse signal P3_2 described in FIG. 7A. At the time T3, it can be seen that the pulse signal P3_3 has a pulse width increased by 1? Dt as compared to the pulse signal P3_3 described above with reference to FIG. 7A.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제 1 출력 전압(VO1)에 급격한 상승이 발생하고, 제 2 출력 및 제 3출력 전압(VO2, VO3)에 간섭이 발생한 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 변환기(1000)는 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)의 펄스 폭은 감소시키고, 제 2 출력 스위치 제어 신호(G2)의 펄스 폭 및 제 3 출력 스위치 제어 신호(G3)의 펄스 폭은 증가시켜, 출력간 간섭을 감소시킬 수 있다.7A and 7B, when a sudden rise occurs in the first output voltage VO1 and interference occurs in the second output and the third output voltages VO2 and VO3,
다시 도 2를 참조하면, 접지 스위치 컨트롤러(1540)는 펄스 신호들(P1_0, P2_0, P3_0) 및 전압 상승 신호들(O1, O2, O3, O12, O23, O13, O123)을 입력 받아 접지 스위치 제어 신호(GN)를 생성할 수 있다. 접지 스위치 컨트롤러(1540)는 펄스 신호들(P1_0, P1_1, P2_0, P2_1, P2_2, P3_0, P3_1, P3_2, P3_3) 중 펄스 신호들(P1_0, P2_0, P3_0)이 필요할 수 있다. 이는 접지 스위치 컨트롤러(1540)는 한 개의 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 두 개의 출력 전압들이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 또는 세 개의 출력 전압들이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 인덕터(1100)에 에너지를 저장하는 시간을 조정할 수 있어야 하기 때문이다.2, the
접지 스위치 컨트롤러(1540)는 전압 상승 신호들(O1, O2, O3)을 통해 한 개의 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났는지 판단할 수 있다. 전압 스위치 컨트롤러(1540)는 전압 상승 신호들(O12, O23, O13)을 통해 두 개의 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났는지 판단할 수 있다. 전압 스위치 컨트롤러(1540)는 전압 상승 신호(O123)를 통해 세 개의 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났는지 판단할 수 있다. The
도 8은 도 2에 도시된 접지 스위치 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 접지 스위치 컨트롤러(1540)는 제 1 회로(1541), 제 2 회로(1542), 제 3 회로(1543), 및 논리합(OR) 회로(1544)를 포함할 수 있다. 만약 출력의 개수가 3이 아닌 x개까지 늘어나는 경우, 접지 스위치 컨트롤러(1540)는 x개의 논리곱 회로들이 필요할 수 있다. FIG. 8 is a block diagram illustrating an exemplary ground switch controller shown in FIG. 2. FIG. The
제 1 논리 회로(1541)는 각각의 전압 상승 신호들(O1, O2, O3)과 펄스 신호(P1_0)를 논리곱 연산하는 3개의 논리곱 회로를 포함할 수 있다. 제 1 논리 회로(1541)의 출력은 한 개의 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 접지 스위치 제어 신호(GN)의 펄스 폭을 의미할 수 있다. The
제 2 논리 회로(1542)는 각각의 전압 상승 신호들(O12, O23, O13)과 펄스 신호(P2_0)를 논리곱 연산하는 3개의 논리곱 회로를 포함할 수 있다. 제 2 논리 회로(1542)의 출력은 두 개의 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 접지 스위치 제어 신호(GN)의 펄스 폭을 의미할 수 있다.The
제 3 논리 회로(1543)는 전압 상승 신호(O123)와 펄스 신호(P3_0)을 논리곱 연산하는 1개의 논리곱 회로를 포함할 수 있다. 제 3 논리 회로(1543)의 출력은 세 개의 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 접지 스위치 제어 신호(GN)의 펄스 폭을 의미할 수 있다.The
제 4 논리 회로(1544)는 제 1 논리 회로(1541), 제 2 논리 회로(1542), 및 제 3 논리 회로(1543)의 출력들을 입력 받아 논리합 연산하여, 접지 스위치 제어 신호(GN)의 펄스 폭을 생성할 수 있다.The
다시 도 2를 참조하면, 인덕터 스위치 컨트롤러(1550)는 히스테레시스 출력들(HO1, HO2, HO3)을 입력 받아 인덕터 스위치 제어 신호(GF)를 생성할 수 있다. 전술한 대로, 히스테레시스 출력들(HO1, HO2, HO3)은 각 출력 전압에 전압 상승이 필요한지 여부를 나타낼 수 있다. 모든 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위 내인 경우, 더 이상 출력에 에너지를 공급할 필요가 없으므로, 인덕터 스위치 컨트롤러(1550)는 인덕터 스위치 제어 신호(GF)를 통해 인덕터(1100)에 남은 에너지를 저장할 수 있다. Referring again to FIG. 2, the
도 9는 도 2에 도시된 인덕터 스위치 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 9을 참조하면, 인덕터 스위치 컨트롤러(1550)는 논리합 회로를 포함할 수 있다. 히스테레시스 출력(HO1, HO2, HO3)가 모두 로우여서 모든 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위 내인 경우, 인덕터 스위치 컨트롤러(1550)는 인덕터 스위치 제어 신호(GF)를 로우로 할 수 있다. 인덕터 스위치 컨트롤러(1550)가 인덕터 스위치(1300)를 턴 온하여, 인덕터(1100)에 저장된 에너지를 보존할 수 있다.FIG. 9 is a block diagram illustrating an exemplary inductor switch controller shown in FIG. 2. FIG. 9, the
제 1 출력 스위치 컨트롤러(1560a)는 펄스 신호들(P1_1, P2_1, P3_1) 및 전압 상승 신호들(O1, O12, O13, O123)을 입력 받아 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)를 생성할 수 있다. 제 1 출력 스위치 컨트롤러(1560a)는 펄스 신호들(P1_0, P1_1, P2_0, P2_1, P2_2, P3_0, P3_1, P3_2, P3_3) 중 펄스 신호들(P1_1, P2_1, P3_1)이 필요할 수 있다. 이는 제 1 출력 스위치 컨트롤러(1560a)는 제 1 출력 전압(VO1)이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 제 1 출력에 에너지가 공급되는 시간을 조정할 수 있어야 하기 때문이다. The first
도 10a 내지 도 10c는 도 2에 도시된 제 1 출력 스위치 컨트롤러 내지 제 3 출력 스위치 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 10a를 참조하면, 제 1 출력 스위치 컨트롤러(1560a)는 제 1 논리 회로(1561a), 제 2 논리 회로(1562a), 제 3 논리 회로(1563a), 제 4 논리 회로(1564a), 또는 인버터(1565a)를 포함할 수 있다. FIGS. 10A to 10C are block diagrams illustrating the first to third output switch controllers shown in FIG. 2. FIG. 10A, the first
제 1 논리 회로(1561a)는 전압 상승 신호(O1)와 펄스 신호(P1_1)를 논리곱 연산하는 논리곱 회로를 포함할 수 있다. 제 1 논리 회로(1561a)의 출력은 제 1 출력 전압(VO1)이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)의 펄스 폭을 의미할 수 있다.The
제 2 논리 회로(1562a)는 전압 상승 신호(O12, O13)와 펄스 신호(P2_1)를 논리곱 연산하는 논리곱 회로를 포함할 수 있다. 제 2 논리 회로(1562a)의 출력은 제 1 출력 전압(VO1) 및 제 2 출력 전압(VO2)이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 또는 제 1 출력 전압(VO1) 및 제 3 출력 전압(VO3)이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)의 펄스 폭을 의미할 수 있다.The
제 3 논리 회로(1563a)는 전압 상승 신호(O123)과 펄스 신호(P3_1)를 논리곱 연산하는 논리곱 회로를 포함할 수 있다. 제 3 논리 회로(1563a)의 출력은 제 1 출력 전압(VO1), 제 2 출력 전압(VO2), 및 제 3 출력 전압(VO3)이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)의 펄스 폭을 의미할 수 있다.The
제 4 논리 회로(1564a)는 제 1 논리 회로(1561a), 제 2 논리 회로(1562a), 또는 제 3 논리 회로(1563a)의 출력들을 입력 받아 논리합 연산하여, 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)의 펄스 폭을 생성할 수 있다.The
인버터(1565a)는 논리합 회로(1564a)의 출력의 위상을 변경하여, 제 1 출력 스위치 제어 신호(G1)의 펄스 폭을 생성할 수 있다. 인버터(1565a)는 제 1 출력 스위치 종류에 따른 턴 온 또는 턴 오프(Turn Off) 위상을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 인버터(1565a)는 제 1 출력 스위치 종류에 따라 사용하지 않을 수도 있다.The
도 10b를 참조하면, 제 2 출력 스위치 컨트롤러(1560b)는 펄스 신호들(P1_1, P2_2, P2_1, P3_2) 및 전압 상승 신호들(O2, O12, O23, O123)을 입력 받아 제 2 출력 스위치 제어 신호(G2)를 생성할 수 있다. 제 2 출력 스위치 컨트롤러(1560b)는 펄스 신호들(P1_0, P1_1, P2_0, P2_1, P2_2, P3_0, P3_1, P3_2, P3_3) 중 펄스 신호들(P1_1, P2_2, P2_1, P3_2)이 필요할 수 있다. 이는 제 2 출력 스위치 컨트롤러(1560b)는 제 2 출력 전압(VO2)이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 제 2 출력에 에너지가 공급되는 시간을 조정할 수 있어야 하기 때문이다. 이하, 제 2 출력 스위치 컨트롤러(1560b)의 구조는 제 1 출력 스위치 컨트롤러(1560a)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.10B, the second
도 10c를 참조하면, 제 3 출력 스위치 컨트롤러(1560c)는 펄스 신호들(P1_1, P2_2, P3_3) 및 전압 상승 신호(O3, O13, O23, O123)를 입력 받아 제 2 출력 스위치 제어 신호(G2)를 생성할 수 있다. 제 3 출력 스위치 컨트롤러(1560c)는 펄스 신호들(P1_0, P1_1, P2_0, P2_1, P2_2, P3_0, P3_1, P3_2, P3_3) 중 펄스 신호들(P1_1, P2_2, P3_3)이 필요할 수 있다. 이는 제 3 출력 스위치 컨트롤러(1560c)는 제 3 출력 전압(VO3)이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 제 3 출력에 에너지가 공급되는 시간을 조정할 수 있어야 하기 때문이다. 이하, 제 3 출력 스위치 컨트롤러(1560c)의 구조는 제 1 출력 스위치 컨트롤러(1560a)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.10C, the third
다시 도 2를 참조하면, 설정 회로(1570)는 기준 전압(VREF1, VREF2, VREF3), 상한 전압(VH1, VH2, VH3), 하한 전압(VL1, VL2, VL3), 간섭 판단 정보(Rbdry), 출력 스위치 제어 신호들의 초기 펄스 폭 정보들(G1_INI, G2_INI, G3_INI), 접지 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(GN_INI), 인덕터 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(GF_INI), 및 내부 클럭(ICLK)을 생성할 수 있다.2, the
신호들을 생성하기 위해, 설정 회로(1570)는 기준 전압 생성기, 레지스터, 클럭 생성기를 포함할 수 있다. 설정 회로(1570)는 기준 전압 생성기를 통해 기준 전압들(VREF1, VREF2, VREF3), 상한 전압(VH1, VH2, VH3), 하한 전압들(VL1, VL2, VL3)을 생성할 수 있고 그 값을 조정할 수 있다. 기준 전압 생성기는 Bandgap Reference 구조를 사용할 수 있다. 설정 회로(1570)는 레지스터에 간섭 판단 정보(Rbdry), 출력 스위치 제어 신호들의 초기 펄스 폭 정보들(G1_INI, G2_INI, G3_INI), 접지 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(GN_INI), 및 인덕터 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(GF_INI)를 저장할 수 있다. 클럭 생성기는 내부 클럭(ICLK)를 생성할 수 있다. To generate the signals, the
설정 회로(1570)는 직류-직류 변환기(1000) 외부에서 인가되는 클럭(CLK) 또는 통신 신호(COM)를 이용하여, 기준 전압들(VREF1, VREF2, VREF3), 상한 전압들(VH1, VH2, VH3), 하한 전압들(VL1, VL2, VL3), 간섭 판단 정보(Rbdry), 출력 스위치 제어 신호들의 초기 펄스 폭 정보들(G1_INI, G2_INI, G3_INI), 접지 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(GN_INI), 또는 인덕터 스위치 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보(GF_INI)를 변경할 수 있다. 클럭 생성기가 생성하는 내부 클럭(ICLK) 대신에, 설정 회로(1570)는 외부 클럭(CLK)을 내부 클럭(ICLK)으로 설정할 수 있다. 설정 회로(1570)는 직류-직류 변환기(1000)가 구동하는 다중 출력들이 변경되는 경우에도, 직류-직류 변환기(1000)가 다중 출력의 구동을 가능하게 할 수 있다. The
도 11은 도 1에 도시된 직류-직류 변환기의 동작 방법을 보여주는 순서도이다. 도 11을 참조하면, 직류-직류 변환기(1000)는 각 출력 전압들이 사전에 결정된 전압 범위 내에서 변동될 수 있게, 각 출력들을 구동할 수 있다.11 is a flowchart showing an operation method of the DC-DC converter shown in FIG. Referring to FIG. 11, the DC-
S210 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 다중 출력의 전압들을 모니터링 할 수 있다. 이를 위해 스위치 컨트롤러(1500)는 다중 출력의 전압들(VO1, VO2, ... , VOx)을 입력 받을 수 있다. 도 4에서 전술한 바와 같이, 제 1 히스테레시스 비교기(1510a) 내에 비교기들(1511a, 1511b)이 제 1 출력 전압(VO1)과 기준 상한 전압 또는 제 1 출력 전압(VO1)과 기준 하한 전압을 비교할 수 있다. In step S210, the DC-
S220 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 각 다중 출력의 전압들이 사전에 결정된 전압 범위 내인지 판단할 수 있다. 도 3에서 전술한 바와 같이, 히스테레시스 비교기들(1510a, 1510b, 1510c)은 각 출력 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났는지를 판단할 수 있다.In step S220, the DC-
S230 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 다중 출력의 전압들 중 일부 또는 전부가 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났으므로, 다중 출력간에 간섭이 발생하였는지 판단할 수 있다. 도 6에서 전술한 대로, 간섭 판단 회로(1532)는 간섭 판단 신호들(D1, D2, D3) 중 어느 한 신호라도 2가 있는지를 확인하여, 출력간 간섭이 발생하였는지 판단할 수 있다. In step S230, the DC-
S240 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 다중 출력의 전압들 중 일부 또는 전부가 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났고, 다중 출력의 전압들 사이에 간섭이 발생한 경우, 인덕터 스위치 제어 신호(GF), 접지 스위치 제어 신호(GN), 간섭을 유발한 출력 스위치 제어 신호들 및 간섭을 받은 출력 스위치 제어 신호들의 이전 펄스 폭들을 변경할 수 있다. S240 단계에서는, 펄스 생성기(1530)의 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보들(G1_REG, G2_REG, G3_REG, GN_REG, GF_REG)이 변동될 수 있다.In step S240, the DC-
S250 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 다중 출력의 전압들 중 일부 또는 전부가 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났고, 다중 출력의 전압들 사이에 간섭이 발생하지 않은 경우, 인덕터 스위치 제어 신호(GF), 접지 스위치 제어 신호(GN), 사전에 결정된 전압 범위 밖의 출력 스위치들의 제어 신호들의 이전 펄스 폭들을 변경할 수 있다. S250 단계에서는, 펄스 생성기(1530)의 스위치 제어 신호의 펄스 폭 정보들(G1_REG, G2_REG, G3_REG, GN_REG, GF_REG)이 변동될 수 있다.In step S250, the dc-to-
S260 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 각 다중 출력의 전압들이 모두 사전에 결정된 전압 범위 이내이므로, 인덕터 스위치 제어 신호(GF), 접지 스위치 제어 신호(GN), 출력 스위치 제어 신호들(G1, ... , Gx)의 이전 펄스 폭들을 유지할 수 있다. S260 단계에서는, 펄스 생성기(1530)의 레지스터 정보들(G1_REG, G2_REG, G3_REG, GN_REG, GF_REG)이 일정하게 유지될 수 있다.In step S260, the DC-
S270 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)의 동작이 중단되는지 여부를 판단할 수 있다. 직류-직류 변환기(1000)의 동작이 중단되는 경우, 직류-직류 변환기(1000)는 다중 출력 전압들을 구동하는 것을 종료할 수 있다. 직류-직류 변환기(1000)의 동작이 중단되지 않는 경우, 직류-직류 변환기(1000)는 S210 단계부터 다시 수행할 수 있다. 이를 통해, 직류-직류 변환기(1000)는 다중 출력의 전압을 사전에 결정된 전압 범위 내에서만 변동하도록 할 수 있다. In step S270, it is determined whether the operation of the DC-
도 12는 도 11에 도시된 S230 단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다. 도 12를 참조하면, 직류-직류 변환기(1000)는 각 출력 전압과 기준 전압의 차이를 수치화하여, 다중 출력 전압간에 간섭을 판단할 수 있다. FIG. 12 is a flowchart for specifically explaining step S230 shown in FIG. Referring to FIG. 12, the DC-
S231 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 각 출력 전압과 기준 전압의 차이를 계산할 수 있다. 도 6에서 전술한 대로, 출력 전압 모니터들(1531a, 1531b 1531c)은 수학식 1을 수행하여, 중간 값들(M1, M2, M3)을 생성할 수 있다. In step S231, the DC-
S232 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 각 출력 전압과 기준 전압의 차이를 간섭 판단 신호들(D1, D2, ... , Dx)로 수치화할 수 있다. 도 6에서 전술한 대로, 출력 전압 모니터들(1531a, 1531b 1531c)은 수학식 2를 수행하여, 간섭 판단 신호들(D1, D2, D3)을 생성할 수 있다.In step S232, the DC-
S233 단계에서, 직류-직류 변환기(1000)는 간섭 판단 신호들(D1, D2, ... , Dx) 중에 어느 한 개의 신호라도 2가 있는지 확인하여, 출력간 간섭이 발생하였는지 판단할 수 있다.In step S233, the DC /
S234 단계에서, 간섭 판단 신호들(D1, D2, ... , Dx) 중 어느 하나라도 2가 있는 경우, 직류-직류 변환기(1000)는 다중 출력 전압간에 간섭 이 발생하였음을 판단할 수 있다. If any one of the interference determination signals D1, D2, ..., Dx is 2 in step S234, the DC-
S235 단계에서, 간섭 판단 신호들(D1, D2, ... , Dx) 중 어느 하나라도 2가 없는 경우, 직류-직류 변환기(1000)는 다중 출력 전압간에 간섭이 발생하지 않았음을 판단할 수 있다.If there is no 2 in any one of the interference determination signals D1, D2, ..., Dx in step S235, the DC-
도 13a 및 도 13b는 도 1에 도시된 따른 직류-직류 변환기의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도이다. 도 13a를 참조하면, 제 1 출력 전류(IO1)의 증가로 인하여, 제 1 출력 전압(VO1)은 사전에 결정된 전압 범위 벗어났고, 나머지 출력 전압들은 사전에 결정된 전압 범위에서 변동하고 있다. 이 경우, 직류-직류 변환기(1000)는 제 1 출력을 제외한 나머지 출력들에 간섭이 발생하지 않았음을 확인하고, 제 1 출력 전압(VO1)을 구동할 수 있다. Figs. 13A and 13B are timing diagrams illustrating the operation of the DC-DC converter shown in Fig. 1. Fig. Referring to FIG. 13A, due to the increase of the first output current IO1, the first output voltage VO1 is out of the predetermined voltage range, and the remaining output voltages are fluctuating in the predetermined voltage range. In this case, the DC-
T1 시점에서, 제 1 출력 전압(VO1)은 제 1 출력 전류(IO1)의 증가로 인하여 중간 값(M1)을 상승시킬 수 있다. 나머지 출력들에는 간섭이 없는 경우이므로, 중간 값(M2)은 1 미만을 유지할 수 있다. T2 시점에서, 직류-직류 변환기(1000)의 동작으로 인해, 제 1 출력 전압(VO1)은 사전에 결정된 전압 범위 내에서 변동될 수 있다. At the time T1, the first output voltage VO1 can raise the intermediate value M1 due to the increase of the first output current IO1. Since there is no interference in the remaining outputs, the median value M2 can remain less than one. At the time T2, due to the operation of the DC-
도 13b를 참조하면, 제 1 출력 전류(IO1)의 증가로 인하여, 제 1 출력 전압(VO1)은 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났고, 제 2 출력 전압(VO2)도 사전에 결정된 전압 범위를 벗어났다. 이 경우, 직류-직류 변환기(1000)는 제 2출력에 간섭이 발생하였음을 확인하고, 제 1 출력 전압(VO1) 및 제 2 출력 전압(VO2)를 구동할 수 있다.13B, due to the increase of the first output current IO1, the first output voltage VO1 is out of the predetermined voltage range, and the second output voltage VO2 is out of the predetermined voltage range It was. In this case, the DC-
T1 시점에서, 제 1 출력 전압(VO1)은 제 1 출력 전류(IO1)의 증가로 인하여, 중간 값(M1)을 상승시킬 수 있다. T2 시점에서, 제 2 출력 전압(VO2)은 제 1 출력과의 간섭으로 인하여, 중간 값(M2)을 상승시킬 수 있다. T3 시점에서, 직류-직류 변환기(1000)의 동작으로 인해, 제 2 출력 전압(VO2)은 사전에 결정된 전압 범위 내에서 변동될 수 있다. T4 시점에서, 직류-직류 변환기(1000)의 동작으로 인해 제 1 출력 전압(VO1)은 사전에 결정된 전압 범위 내에서 변동될 수 있다. At the time T1, the first output voltage VO1 can raise the intermediate value M1 due to the increase of the first output current IO1. At time T2, the second output voltage VO2 can raise the intermediate value M2 due to interference with the first output. At the time T3, due to the operation of the DC-
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.The above-described contents of the present invention are only specific examples for carrying out the invention. The present invention will include not only concrete and practical means themselves, but also technical ideas which are abstract and conceptual ideas that can be utilized as future technologies.
1000: 직류-직류 변환기
1100: 인덕터
1200: 접지 스위치
1300: 인덕터 스위치
1400: 출력 스위치들
1500: 스위치 컨트롤러1000: DC-DC converter
1100: Inductor
1200: Ground switch
1300: Inductor switch
1400: Output switches
1500: Switch controller
Claims (16)
제 1 신호에 응답하여 상기 인덕터의 접지 경로를 제공하는 접지 스위치;
제 2 신호에 응답하여 상기 인덕터에 저장된 에너지를 유지하기 위해 상기 인덕터와 병렬로 연결된 인덕터 스위치;
제 3 신호들에 응답하여 상기 인덕터에 저장된 에너지를 다중 출력 전압들로 출력하는 출력 스위치들; 및
상기 다중 출력 전압들간 간섭을 판단하고, 상기 간섭을 감소시키는 상기 제 1 내지 제 3 신호들을 생성하는 스위치 컨트롤러를 포함하되,
상기 스위치 컨트롤러는:
상기 다중 출력 전압들 중 어느 하나 전압과 기준 전압을 비교하는 상기 다중 출력 전압들에 대응하는 히스테레시스 비교기들;
상기 다중 출력 전압들의 상승 시간을 제어하는 전압상승시간 컨트롤러;
상기 접지 스위치, 상기 인덕터 스위치, 또는 상기 출력 스위치들의 턴 온 또는 턴 오프 시간을 제어하는 펄스 생성기;
상기 접지 스위치를 제어하는 접지 스위치 컨트롤러;
상기 인덕터 스위치를 제어하는 인덕터 스위치 컨트롤러;
상기 출력 스위치들을 제어하는 상기 다중 출력 전압들에 대응하는 출력 스위치 컨트롤러들; 및
상기 접지 스위치의 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보, 상기 인덕터 스위치의 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보, 상기 출력 스위치들의 제어 신호들의 초기 펄스 폭 정보들, 상기 기준 전압 대비 상기 다중 출력 전압들의 변동 가능한 전압 정보, 상기 다중 출력 전압들간 간섭 정보, 또는 상기 스위치 컨트롤러가 사용하는 클럭을 설정하는 설정 회로를 포함하는 직류-직류 변환기.An inductor for storing input energy;
A ground switch responsive to a first signal to provide a ground path for the inductor;
An inductor switch coupled in parallel with the inductor to maintain energy stored in the inductor in response to a second signal;
Output switches responsive to the third signals for outputting energy stored in the inductor to multiple output voltages; And
And a switch controller for determining the interference between the multiple output voltages and generating the first to third signals for reducing the interference,
The switch controller comprises:
Hysteresis comparators corresponding to the multiple output voltages comparing one of the multiple output voltages to a reference voltage;
A voltage rise time controller for controlling a rise time of the multiple output voltages;
A pulse generator for controlling the turn-on or turn-off time of the ground switch, the inductor switch, or the output switches;
A ground switch controller for controlling the ground switch;
An inductor switch controller for controlling the inductor switch;
Output switch controllers corresponding to the multiple output voltages controlling the output switches; And
Initial pulse width information of a control signal of the ground switch, initial pulse width information of a control signal of the inductor switch, initial pulse width information of control signals of the output switches, variable voltage information of the multiple output voltages And a setting circuit for setting the interference information between the multiple output voltages or a clock used by the switch controller.
상기 설정 회로는,
외부 클럭 및 통신 신호에 응답하여, 상기 정보들 또는 상기 클럭을 설정하는 직류-직류 변환기.The method according to claim 1,
Wherein the setting circuit comprises:
A DC to DC converter for setting said information or said clock in response to an external clock and communication signal.
상기 히스테레시스 비교기는,
상기 다중 출력 전압들 중 어느 하나 전압과 변동 가능한 최대 전압과 비교하는 제 1 비교기;
상기 다중 출력 전압들 중 어느 하나 전압과 상기 변동 가능한 최소 전압과 비교하는 제 2 비교기;
상기 제 1 비교기의 출력을 지연하는 제 1 지연 회로;
상기 제 2 비교기의 출력을 지연하는 제 2 지연 회로;
상기 제 1 지연 회로의 출력을 반전하는 제 1 인버터;
상기 제 2 지연 회로의 출력을 반전하는 제 2 인버터;
상기 제 1 비교기의 출력과 상기 제 1 인버터의 출력을 입력 받고, 상기 출력들을 논리곱 연산하는 제 1 논리 회로;
상기 제 2 비교기의 출력과 상기 제 2 인버터의 출력을 입력 받고, 상기 출력들을 논리곱 연산하는 제 2 논리 회로; 및
상기 제 1 논리 회로의 출력 및 제 2 논리 회로의 출력을 입력 받는 에스알 래치를 포함하는 직류-직류 변환기.The method according to claim 1,
Wherein the hysteresis comparator comprises:
A first comparator to compare any one of the multiple output voltages with a maximum changeable voltage;
A second comparator for comparing any one of the multiple output voltages with the variable minimum voltage;
A first delay circuit for delaying an output of the first comparator;
A second delay circuit for delaying an output of the second comparator;
A first inverter for inverting an output of the first delay circuit;
A second inverter for inverting an output of the second delay circuit;
A first logic circuit receiving an output of the first comparator and an output of the first inverter and performing an AND operation on the outputs;
A second logic circuit receiving the output of the second comparator and the output of the second inverter and performing an AND operation on the outputs; And
And an EAL latch receiving an output of the first logic circuit and an output of the second logic circuit.
상기 제 1 지연 회로 또는 상기 제 2 지연 회로는,
짝수 개의 인버터들을 포함하는 직류-직류 변환기.5. The method of claim 4,
Wherein the first delay circuit or the second delay circuit comprises:
A DC-DC converter comprising an even number of inverters.
상기 펄스 생성기는,
상기 다중 출력 전압들 중 어느 하나 전압을 모니터링하는 상기 다중 출력 전압들에 대응하는 출력 전압 모니터들;
상기 모니터들의 결과들을 입력 받아 상기 다중 출력 전압들간 간섭을 판단하는 간섭 판단 회로;
상기 출력 스위치 제어 신호들의 정보들을 저장하는 상기 다중 출력 전압들에 대응하는 출력 스위치용 레지스터들;
상기 인덕터 스위치 제어 신호의 정보를 저장하는 인덕터 스위치용 레지스터;
상기 접지 스위치 제어 신호의 정보를 저장하는 접지 스위치용 레지스터;
상기 출력 스위치용 레지스터들의 결과들과 상기 간섭 판단 회로의 결과를 입력 받아, 상기 출력 스위치 제어 신호들의 정보들을 생성하는 상기 다중 출력 전압들에 대응하는 출력 스위치용 논리 회로들;
상기 접지 스위치용 레지스터의 결과, 상기 간섭 판단 회로의 결과, 또는 상기 다중 출력에 대응하는 출력 스위치용 논리 회로들의 결과들을 입력 받아, 상기 접지 스위치 제어 신호의 정보를 생성하는 접지 스위치용 논리 회로;
상기 인덕터 스위치용 레지스터의 결과, 상기 간섭 판단 회로의 결과, 상기 접지 스위치용 논리 회로 결과, 또는 상기 다중 출력 전압들에 대응하는 출력 스위치용 논리 회로들의 결과들을 입력 받아, 상기 인덕터 스위치 제어 신호의 정보를 생성하는 인덕터 스위치용 논리 회로;
상기 클럭에 따라 카운트하는 카운터; 및
상기 카운터의 결과와 상기 논리 회로들의 결과들을 비교하는 비교기를 포함하는 직류-직류 변환기.The method according to claim 1,
Wherein the pulse generator comprises:
Output voltage monitors corresponding to the multiple output voltages monitoring any one of the multiple output voltages;
An interference determination circuit receiving the results of the monitors and determining interference between the multiple output voltages;
Registers for output switches corresponding to the multiple output voltages storing information of the output switch control signals;
An inductor switch register for storing information of the inductor switch control signal;
A ground switch register for storing information of the ground switch control signal;
Logic circuits for output switches corresponding to the multiple output voltages, receiving the results of the registers for the output switch and the result of the interference determination circuit and generating information of the output switch control signals;
A ground switch logic circuit receiving a result of the ground switch register as a result of the interference judgment circuit or the results of the output switch logic circuits corresponding to the multiple outputs and generating information of the ground switch control signal;
A result of the interference determination circuit, a result of the logic circuit for the ground switch, or the results of the logic circuits for the output switch corresponding to the multiple output voltages, as information of the inductor switch control signal, A logic circuit for an inductor switch for generating an inductor switch;
A counter for counting according to the clock; And
And a comparator for comparing the results of the counter and the results of the logic circuits.
상기 출력 전압 모니터는,
상기 다중 출력 전압들과 상기 기준 전압 차이의 절대값을 계산하고, 상기 절대값이 사전에 결정된 전압 범위를 얼만큼 벗어났는지 수치화하는 직류-직류 변환기.The method according to claim 6,
Wherein the output voltage monitor comprises:
And a DC-DC converter for calculating an absolute value of the multiple output voltages and the reference voltage difference and quantifying how much the absolute value is out of a predetermined voltage range.
상기 간섭 판단 회로는,
상기 출력 전압 모니터들의 결과들에 2가 포함되는지를 판단하는 직류-직류 변환기.The method according to claim 6,
The interference determination circuit includes:
DC converter for determining whether the results of the output voltage monitors include < RTI ID = 0.0 > 2. < / RTI >
상기 접지 스위치 컨트롤러는,
상기 다중 출력 전압들 중 어느 하나 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 상기 접지 스위치 제어 신호를 생성하는 제 1 회로;
상기 다중 출력 전압들 중 복수의 전압이 상기 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 상기 접지 스위치 제어 신호를 생성하는 제 2 회로;
상기 다중 출력 전압들 전부가 상기 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 상기 접지 스위치 제어 신호를 생성하는 제 3 회로를 포함하는 직류-직류 변환기.The method according to claim 1,
The ground switch controller includes:
A first circuit for generating the ground switch control signal when any one of the multiple output voltages is out of a predetermined voltage range;
A second circuit for generating the ground switch control signal when a plurality of voltages of the multiple output voltages are out of the predetermined voltage range;
And a third circuit for generating the ground switch control signal when all of the multiple output voltages are out of the predetermined voltage range.
상기 인덕터 스위치 컨트롤러는,
상기 다중 출력 전압들 전부가 사전에 결정된 전압 범위 이내인 경우, 상기 히스테레시스 비교기의 출력들을 이용하여, 상기 인덕터 스위치를 턴 온 시키는 제어 신호를 생성하는 회로를 포함하는 직류-직류 변환기.The method according to claim 1,
The inductor switch controller includes:
And a circuit for generating a control signal that turns on the inductor switch using outputs of the hysteresis comparator when all of the multiple output voltages are within a predetermined voltage range.
상기 출력 스위치 컨트롤러는,
상기 다중 출력 전압들 중 어느 하나 전압이 사전에 결정된 전압 범위를 벗어난 경우, 상기 전압상승시간 컨트롤러의 출력들과 상기 펄스 생성기의 출력들을 이용하여, 상기 출력 스위치를 턴 온 또는 턴 오프 시키는 제어 신호를 생성하는 회로를 포함하는 직류-직류 변환기.The method according to claim 1,
The output switch controller includes:
A control signal for turning on or off the output switch using the outputs of the voltage ramp-time controller and the outputs of the pulse generator when any one of the multiple output voltages is outside a predetermined voltage range DC converter comprising a circuit for generating a DC voltage.
다중 출력 전압들을 모니터링하는 단계;
상기 다중 출력 전압들이 사전에 결정된 전압 범위 밖인지 판단하는 단계;
스위치 컨트롤러에 의해, 상기 다중 출력 전압들이 상기 사전에 결정된 전압 범위 밖인 경우, 상기 다중 출력 전압들간 간섭이 발생하는지 판단하는 단계;
상기 간섭이 발생한 경우, 상기 직류-직류 변환기의 인덕터 스위치, 접지 스위치, 상기 간섭을 유발한 출력 스위치들, 및 상기 간섭을 받은 출력 스위치들의 제어 신호들의 펄스폭들을 제어하는 단계를 포함하되,
상기 간섭이 발생하는지 판단하고 상기 제어 신호들의 상기 펄스폭들을 제어하는 단계는:
상기 다중 출력 전압들 중 어느 하나 전압과 기준 전압을 비교하는 단계;
상기 다중 출력 전압들의 상승 시간을 제어하는 단계;
상기 인덕터 스위치, 상기 접지 스위치, 또는 상기 출력 스위치들의 턴 온 또는 턴 오프 시간을 제어하는 단계; 및
상기 접지 스위치의 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보, 상기 인덕터 스위치의 제어 신호의 초기 펄스 폭 정보, 상기 출력 스위치들의 제어 신호들의 초기 펄스 폭 정보들, 상기 기준 전압 대비 상기 다중 출력 전압들의 변동 가능한 전압 정보, 또는 상기 다중 출력 전압들간 간섭 정보, 또는 상기 스위치 컨트롤러가 사용하는 클럭을 설정하는 단계를 포함하는 동작 방법.In a method of operating a DC-DC converter,
Monitoring multiple output voltages;
Determining whether the multiple output voltages are outside a predetermined voltage range;
Determining, by the switch controller, if the multiple output voltages are outside the predetermined voltage range, if interference between the multiple output voltages occurs;
Controlling the pulse widths of the control signals of the inductor switch, the grounding switch, the output switches causing the interference, and the output switches receiving the interference when the interference occurs,
Wherein determining if the interference occurs and controlling the pulse widths of the control signals comprises:
Comparing one of the multiple output voltages with a reference voltage;
Controlling a rise time of the multiple output voltages;
Controlling the turn-on or turn-off time of the inductor switch, the grounding switch, or the output switches; And
Initial pulse width information of a control signal of the ground switch, initial pulse width information of a control signal of the inductor switch, initial pulse width information of control signals of the output switches, variable voltage information of the multiple output voltages Or interference information between the multiple output voltages, or a clock used by the switch controller.
상기 다중 출력 전압들이 상기 사전에 결정된 전압 범위 밖이고, 상기 간섭이 발생하지 않은 경우, 상기 인덕터 스위치, 상기 접지 스위치, 상기 사전에 결정된 전압 범위 밖의 출력 스위치들의 제어 신호들의 펄스폭들을 제어하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.13. The method of claim 12,
Controlling the pulse widths of the control signals of the inductor switch, the grounding switch, and the output switches outside the predetermined voltage range when the multiple output voltages are outside the predetermined voltage range and the interference does not occur Lt; / RTI >
상기 전압들이 상기 사전에 결정된 전압 범위 내인 경우, 상기 인덕터 스위치, 상기 접지 스위치, 상기 출력 스위치들의 제어 신호들의 펄스폭들을 유지하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.13. The method of claim 12,
Maintaining the pulse widths of the control signals of the inductor switch, the grounding switch, and the output switches when the voltages are within the predetermined voltage range.
상기 간섭이 발생하는지 판단하는 단계에서,
상기 다중 출력 전압들 중 어느 하나 전압과 기준 전압의 차이를 계산하고;
상기 차이가 상기 사전에 결정된 전압 범위를 얼만큼 벗어났는지 수치화하고;
상기 수치들에 2가 포함되는지를 판단하고;
상기 수치들에 상기 2가 포함되는 경우, 상기 간섭이 발생했다고 판단하는 동작 방법.13. The method of claim 12,
In the step of determining whether the interference occurs,
Calculating a difference between any one of the multiple output voltages and a reference voltage;
Quantifying how much the difference deviates from the predetermined voltage range;
Determine whether the values include 2;
And if the numbers include the 2, determine that the interference has occurred.
상기 수치들에 상기 2가 포함되지 않는 경우, 상기 간섭이 발생하지 않았다고 판단하는 동작 방법.16. The method of claim 15,
And if the numbers do not include the 2, determine that the interference did not occur.
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